一种用于提高扬声器低频响应性的吸音材料及其制备方法与流程

本发明涉及纳米材料领域，尤其涉及一种用于提高微型扬声器低频响应性的后腔填料的制备方法和应用。

背景技术：

通过将适当尺寸的多孔材料放入谐振空间内，基于孔道对空气的吸附脱附过程，实现扬声器后腔谐振空间体积的虚拟增大，从而使扬声器低频波段谐振频率降低。用于微型扬声器后腔填料以提高扬声器系统低频响应性能的材料目前集中于沸石分子筛。据专利(cn103098490b)报道，具有更大内部表面的多级孔(一级孔)材料可以用于构建吸收器，同时成型后具有更多大孔(二级孔)份额的材料使得虚拟声学体积增加较多，谐振偏移值增大。文中以分子筛为成型原料，探究了不同类型分子筛、不同颗粒大小、不同成型方法组装而成的多级孔后腔填料对低频响应性能的影响。然而，沸石分子筛比表面积和孔容小，气体的吸附脱附量小；而且沸石分子筛微孔尺寸一般小于1nm，在组装成型加入粘合剂的过程中易被堵塞孔道而失效；此外分子筛的孔道经历长时间的存放，容易吸水失活。众所周知，介孔材料相比沸石分子筛材料而言，具有更高的比表面积和较大的孔容积、孔径有序均一且可以调节、孔道结构丰富多样、材料表面易修饰等优点，在改善扬声器系统低频响应性能方面具有良好的应用前景。在这些材料中，介孔二氧化硅的研究最为广泛和深入。除介孔材料的基本优点之外，介孔二氧化硅材料还具有高的热稳定性，成型以及后处理过程能够保持性质稳定。近几年来，有通过介孔mcm-41、sba-15材料与不同类型介孔silicalite1、zsm-5分子筛等材料混合并松散堆积填充于扬声器后腔的专利报道(cn105872920a)，以提高扬声器系统低频响应性能。另外专利(cn108298559a)中曾报道核壳型分子筛，以mcm-41、sba-15型介孔材料为核，mfi、fer、bea型分子筛为壳，介孔的存在保护内部的微孔，同时减缓微孔对水蒸气或有机物的吸附失活现象，提升低音效果明显增强。但是，将介孔材料独立应用于微型扬声器后腔填料的专利与文献还未出现。

因此，本领域技术人员致力于开发一种以纯介孔材料装填于后腔，并获得突出低频响应性能的吸音材料。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何获取能够提高扬声器低频响应性的吸音材料。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于提高扬声器低频响应性的吸音材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将非离子表面活性剂、酸加入到水中进行混合，形成第一混合液；

2)将第一混合溶液加热至40℃，然后加入硅源形成第二混合液，并搅拌5-20min；

3)第二混合溶液在40℃下静止20h后析出沉淀，得第三混合液；

4)将第三混合液转入反应釜，在烘箱中，80℃温度下晶化2-3天，所制得的样品过滤、洗涤、干燥；

5)将步骤4)制得的样品在600℃焙烧8-10h，脱出模板剂，即得到介孔纳米颗粒；

6)将介孔纳米颗粒在研钵内研磨成粉，接着在筛子中筛样，获得成型的吸音材料。

进一步的，步骤1)中非离子表面活性剂选自于f108(eo132po50eo132,mn＝14600)、p123(eo20po70eo20,mn＝5800)、f127(eo106po70eo106,mn＝12500)、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三乙基溴化铵中的一种。

进一步的，非离子表面活性剂、酸和水的摩尔比为1:580:15700。

进一步的，步骤2)中硅源为原硅酸四乙酯(teos)。

进一步的，硅源与非离子表面活性剂的摩尔比为52:1。

进一步的，步骤4)中介孔纳米材料选自于sba-15、fdu-12、sba-16、sba-1、sba-7、kit-6和mcm-41中的一种。

进一步的，步骤5)中的吸音材料的粒径为105-224μm。

本发明还提供一种用于提高扬声器低频响应性的吸音材料，其特征在于，制得吸音材料的原材料为介孔纳米颗粒，介孔纳米颗粒被设置为经过直接筛分得到吸音材料，吸音材料不含黏合剂。

进一步的，吸音材料的粒径为105-154μm。

本发明还提供一种根据权利要求1的制备方法制得的吸音材料在制备用于提高扬声器低频响应性的后腔填料的应用。

技术效果：

1、制备方法简单，介孔材料合成后直接通过筛分即可得到最终吸音颗粒。

2、现有技术中沸石分子筛成型，过程中往往需要加入粘合剂，会堵塞孔道，而且成型过程往往温度较高(100℃以上)，本发明的吸音材料制备过程不涉及颗粒的成型粘合过程，不存在黏合剂堵塞孔道，导致材料性能下降等问题。

3、较沸石分子筛而言介孔材料比表面积和孔容更大，介孔材料孔径介于2-50nm，孔径均一可调、孔道结构丰富多样，更容易通过调控研究扬声器系统低频响应性影响因素。

4、介孔材料常温存放性质稳定、孔径大，水蒸气或有机物进出介孔孔道影响可忽略；介孔二氧化硅材料具有高的热稳定性，长期室温放置能够维持表面结构的稳定，孔道不会因为吸水而失活。

5、介孔的存在加快了孔道内气体的扩散降低了所述扬声器的阻尼，从而显著高了所述扬声器的低频响应，改善其低频声学性能；将介孔材料独立应用于微型扬声器后腔填料的专利与文献还未出现。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的吸音材料的阻抗-频率响应曲线；

图2是本发明的一个较佳实施例的吸音材料的扫描电镜图；

图3是本发明的一个较佳实施例的不同粒径介孔纳米颗粒的阻抗-频率响应曲线；

图4是本发明的一个较佳实施例的样品的高倍a和低倍b的扫描电镜；

图5是本发明的一个较佳实施例的介孔纳米颗粒的x射线衍射谱图；

图6是本发明的一个较佳实施例的介孔纳米颗粒的n2吸附-脱附等温曲线。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

实施例1

sba-15介孔纳米颗粒的合成：

步骤一：将p123非离子表面活性剂、盐酸加入到水中，搅拌溶解。

非离子表面活性剂来自sigma-aldrich，分子式eo20po70eo20，分子量mn＝5800。非离子表面活性剂、酸和水的摩尔比为1:580:15700。

步骤二：在40℃向上述溶液中加入硅源，搅拌10min；其中，硅源与所述非离子表面活性剂的摩尔比为52:1。硅源为原硅酸四乙酯(teos)。

步骤三：40℃将上述混合液静止20h，析出沉淀；接着转入聚四氟乙烯反应釜，在烘箱中晶化，所制得的样品过滤、洗涤、干燥。

所述的晶化温度为80℃，晶化时间为2-3天。

步骤四：600℃焙烧10h上述烘干的样品，脱出模板剂。

本发明所使用的非离子表面活性剂均购自sigma-aldrich，p123非离子表面活性剂可被f108(eo132po50eo132,mn＝14600)、p123(eo20po70eo20,mn＝5800)、f127eo106po70eo106,mn＝12500)、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三乙基溴化铵中的一种代替。

实施例2

吸音材料的制得过程及性能测试：

步骤a：将煅烧得到的sba-15介孔纳米颗粒在研钵内研磨成粉，接着在筛子中筛样，获得指定尺寸范围内的最终成型吸音材料，并将材料装填于扬声器后腔，测试阻抗-频率响应曲线。

筛子粒径为105μm、154μm、224μm、355μm；

吸音材料尺寸均大于105μm；

扬声器设备及芯片来自奥音科技(镇江)有限公司；

声学性能测试系统来自北京瑞森新谱科技股份有限公司。

如图1所示，以sba-15介孔纳米颗粒为原料，经干燥、煅烧、筛分后得到的105-224μm吸音材料的阻抗-频率响应曲线。从图中可以看出我们选用的介孔sba-15纳米颗粒表现出优异低频响应性能，在低频段谐振频率具有接近189hz的偏移值。以扬声器后腔完全敞开和完全闭合差值为100％，我们的材料具有接近45.13％的偏移百分比，低频响应性能突出。

如图2所示，经筛分后吸音材料的扫描电镜图：从图中可以看出样品成块状，颗粒的尺寸范围多在105-224μm范围内。

如图3所示，以sba-15介孔纳米颗粒为原料，经干燥、煅烧、筛分后得到的吸音材料的阻抗-频率响应曲线与颗粒大小的关系。从图中可以看出选择105-154μm的成型后的介孔sba-15纳米颗粒具有更优异的性能测试结果。

如图4所示，所制备样品的高倍(a)和低倍(b)扫描电镜，证明了介孔纳米颗粒形貌的均一性。

如图5所示，所制备介孔纳米颗粒材料的x射线衍射谱图，是典型的介孔材料的衍射峰。

如图6所示，所制备介孔纳米颗粒材料的n2吸附-脱附等温曲线，p/p0＝0.45-0.8的h1型回滞环的存在表明材料中介孔的存在；在相对压力p/p0＝0.9-0.99范围内回滞环的存在证实材料中有大孔。

sba-15介孔原料还可被fdu-12、sba-16、sba-1、sba-7、kit-6、mcm-41中的一种替代。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。